(57)【要約】  【課題】  極座標状に画素を配置したアイリス情報センサにおいて、簡単な構成によって目のアイリスの特徴抽出を可能にし、かつアイリス識別精度を向上させる。  【解決手段】  極座標状に配列された光電変換画素群を備えた撮像センサ部の周囲に、光電変換画素群の各半径位置毎に順次１周分の画素の画像信号を一時記憶するための読出し電位保持部と、該読出し電位保持部に記憶された画像信号の内、円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号を順次加重平均して出力する加重移動平均回路と、該加重移動平均回路の出力と、前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内前記円周方向に連続した所定数の画素の内の所定の１つの画素からの画像信号に対応する信号とを比較する比較器を設ける。  【選択図】      図３
2006146343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極座標状に配列された光電変換画素群を備え、目のアイリス領域からの画像光を、前記画素群上に結像されたアイリス画像の中心と前記極座標の極とが一致するように前記光電変換画素群上に結像させてアイリス画像信号を読出す撮像センサ部と、
前記撮像センサ部の周囲に配置され、前記光電変換画素群の各半径位置ごとに順次一周分の画素の画像信号を一時記憶するための読出し電位保持部と、
前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内、円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号を順次加重平均して出力する加重移動平均回路と、
前記加重移動平均回路の出力と、前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内前記円周方向に連続した所定数の画素の内の所定の１つの画素からの画像信号に対応する信号とを比較する比較器と、
を具備することを特徴とするアイリス情報センサ。
【請求項２】
前記加重移動平均回路は、前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内、それぞれ一端が前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号の１つを受け、他端が一緒に接続されて加重平均出力を供給する出力端を構成する複数の抵抗器を具備することを特徴とする請求項１に記載のアイリス情報センサ。
【請求項３】
さらに、
前記撮像センサ部の周囲に配置され、前記読出し電位保持部に記憶された一周分の画素の画像信号の内、前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号が供給される複数の読出しラインと、
前記読出し電位保持部の各画素に対応する画像信号の出力と前記読出しラインとの間に接続されたスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を動作させて前記読出し電位保持部に記憶された一周分の画素の画像信号の内、円周方向に連続した所定数ずつの画素を順次選択し、選択した所定数の画素からの画像信号に対応する信号をそれぞれ対応する読出しラインに供給する円周方向シフタと、
を具備し、前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号を前記読出しラインからそれぞれ前記加重移動平均回路の複数の入力に供給することを特徴とする請求項２に記載のアイリス情報センサ。
【請求項４】
前記所定の１つの画素は前記円周方向に連続した所定数の画素の内の中心位置の画素であることを特徴とする請求項１に記載のアイリス情報センサ。
【請求項５】
前記読出し電位保持部は、少なくとも一周分の数の画素の信号電荷を蓄積する数のキャパシタを備えることを特徴とする請求項１に記載のアイリス情報センサ。
【請求項６】
前記読出し電位保持部は、少なくとも一周分の数の画素の各々に対応して画素のリセット直後の信号電荷を蓄積する第一のキャパシタおよび画素のリセット後にアイリス画像を撮像して得た信号電荷を蓄積する第二のキャパシタを具備することを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報センサ。
【請求項７】
前記加重移動平均回路と前記比較器とをそれぞれ複数備え、該複数の加重移動平均回路は互いに異なる数の入力を有し、前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号の内互いに異なる数の信号を受けて加重平均を行うことにより、複数の周波数帯における特徴を同時にコード化して出力することを特徴とする請求項１に記載のアイリス情報センサ。
【請求項８】
請求項７に記載のアイリス情報センサを使用して複数の周波数帯における特徴を同時にコード化して出力するとともに、出力された複数の周波数帯における特徴コードを複数の予め登録した特徴コードと比較することによりアイリス識別を行うことを特徴とするアイリス識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイリス情報センサおよびアイリス識別装置に関し、特に極座標状に画素を配置したエリアセンサ、すなわち極座標センサ、において、目のアイリス情報の特徴抽出に新規な構成の加重移動平均回路などを使用することにより簡単な構成でアイリス識別精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は先に目のアイリスパターンを用いて個人識別などを行なうためのアイリス情報取得装置およびアイリス識別装置などに使用するため、極座標状に光電変換画素を配置した極座標センサを用いることを提案している。
【０００３】
この極座標センサは、極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサと、前記撮像センサ上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段とを一体化して１つの基板上に形成したものである。
【０００４】
このようなアイリス情報センサでは、各個人の目のアイリスに特有のアイリスパターンの特徴抽出を行ないアイリスコードを取得する。このアイリスコードは、予め登録されたアイリスコードとの比較を行なうことによって個人認証などを行なうことができる。
【０００５】
目のアイリスのパターンに基づき特徴抽出を行なうためには、例えば前記極座標センサの撮像信号すなわち画素出力信号をバンドパスフィルタに入力し、バンドパスフィルタによって画素出力信号の変化点、すなわちアイリスパターンのθ方向の変化を抽出する。そして、この抽出された信号を所定のしきい値と比較してアイリスコードを生成する。あるいは、アイリスパターンの特徴抽出を、例えば、連続するＮ個の画素の出力の平均値を取得し、この平均値と注目画素の出力とを比較することによりバンドパスフィルタおよび比較器を含む構成と同等の機能を達成することができ、この方法は移動平均比較法と称することができる。
【０００６】
このようなアイリス情報の特徴抽出を移動平均比較法で行なう場合には、ＦＩＲフィルタが必要とされる。図５は、従来のＦＩＲフィルタを用いて特徴抽出を行なう回路の構成例を示す。
【０００７】
図５の構成は、撮像センサの出力すなわち画素出力（Ｓｏｕｔ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４２と、直列に接続された遅延素子（Ｚ−１）４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｈと、デジタル化された画素出力（Ｓｏｕｔ）並びに各遅延素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｈの出力にそれぞれ所定の重み付けを行なう増幅器（または減衰器）４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，・・・，４３ｉと、これらの増幅器４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，・・・，４３ｉの出力を加算する加算器４９とを備えた直線位相ＦＩＲフィルタを具備する。図５の回路はまた、例えば遅延素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｈのいずれかの出力、すなわち注目画素出力（ＳＤｏｕｔ）、を受けて利得調整を行なう増幅器４５と、該増幅器４５の出力が一方の入力に印加され他方の入力に前記加算器４９の出力を受ける比較器４７を備えている。
【０００８】
図５の構成では、極座標センサからの画素出力（Ｓｏｕｔ）がＡ／Ｄ変換器４２によってデジタル化された後遅延素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｈによって順次遅延され、かつ画素出力（Ｓｏｕｔ）およびこれらの遅延素子の出力に重み付けを行なった後加算器４９において加算が行なわれる。これによって、画素出力（Ｓｏｕｔ）の加重移動平均出力が加算器４９から得られる。そして、加算器４９の出力と注目画素出力（ＳＤｏｕｔ）に増幅器４５により重み付けをした信号とが比較器４７において比較され、特徴コード（Ｃｏｕｔ）が得られる。この場合、ＦＩＲフィルタのタップ数に応じて各増幅器４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，・・・，４３ｉ，４５のゲインを適切に設定し、フィルタ特性や比較時のレベルを調整する必要がある。
【特許文献１】特開２０００−３６０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来のＦＩＲフィルタを使用した特徴抽出構造では、画素出力をデジタル処理するため、複雑な遅延素子などを用いる必要があり、回路構成が複雑になると共に集積回路チップ上の占有面積が増大し、かつ消費電力も増大する。
【００１０】
また、後に説明するように、本発明において複数の加重移動平均回路を使用して、複数の周波数帯における特徴を同時にコード化し出力することによって識別精度を向上させる構成を採用した場合には、回路構成がさらに複雑になり、ハードウェア量も増大する。したがって、集積回路上の回路の占有面積も増大し消費電力も増大する。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、このような従来技術における問題点に鑑み、極座標状に配列された光電変換画素群を備えるアイリス情報センサにおいて、極めて簡単な回路構成により加重移動平均比較法による目のアイリス情報の特徴抽出を可能にし、装置構成の簡略化、集積回路上の占有面積の低減および消費電力の低減などが達成できるようにすることにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、極座標状に配列された光電変換画素群を備えたアイリス情報センサにおいて、簡単な回路構成によって、複数の周波数帯域を用いて目のアイリス情報の特徴抽出を行ないかつ同時にコード化できるようにすることによって、アイリス情報を用いた個人識別の精度を大幅に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、極座標状に配列された光電変換画素群を備え、目のアイリス領域からの画像光を、前記画素群上に結像されたアイリス画像の中心と前記極座標の極とが一致するように前記光電変換画素群上に結像させてアイリス画像信号を読出す撮像センサ部と、前記撮像センサ部の周囲に配置され、前記光電変換画素群の各半径位置ごとに順次一周分の画素の画像信号を一時記憶するための読出し電位保持部と、前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内、円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号を順次加重平均して出力する加重移動平均回路と、前記加重移動平均回路の出力と、前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内前記円周方向に連続した所定数の画素の内の所定の１つの画素からの画像信号に対応する信号とを比較する比較器と、を具備することを特徴とするアイリス情報センサが提供される。
【００１４】
この場合、前記加重移動平均回路は、前記読出し電位保持部に記憶された画像信号の内、それぞれ一端が前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号の１つを受け、他端が一緒に接続されて加重平均出力を供給する出力端を構成する複数の抵抗器を具備するものとすることができる。
【００１５】
さらに、前記撮像センサ部の周囲に配置され、前記読出し電位保持部に記憶された一周分の画素の画像信号の内、前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号が供給される複数の読出しラインと、前記読出し電位保持部の各画素に対応する画像信号の出力と前記読出しラインとの間に接続されたスイッチ回路と、前記スイッチ回路を動作させて前記読出し電位保持部に記憶された一周分の画素の画像信号の内、円周方向に連続した所定数ずつの画素を順次選択し、選択した所定数の画素からの画像信号に対応する信号をそれぞれ対応する読出しラインに供給する円周方向シフタと、を具備し、前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号を前記読出しラインからそれぞれ前記加重移動平均回路の複数の入力に供給すると好都合である。
【００１６】
前記所定の１つの画素は前記円周方向に連続した所定数の画素の内の中心位置の画素であってもよい。
【００１７】
また、前記読出し電位保持部は、少なくとも一周分の数の画素の信号電荷を蓄積する数のキャパシタを備えるものとすることができる。
【００１８】
より具体的には、前記読出し電位保持部は、少なくとも一周分の数の画素の各々に対応して画素のリセット直後の信号電荷を蓄積する第一のキャパシタおよび画素のリセット後にアイリス画像を撮像して得た信号電荷を蓄積する第二のキャパシタを具備すると好都合である。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、前記加重移動平均回路と前記比較器とをそれぞれ複数備え、該複数の加重移動平均回路は互いに異なる数の入力を有し、前記円周方向に連続した所定数の画素からの画像信号に対応する信号の内互いに異なる数の信号を受けて加重平均を行うことにより、複数の周波数帯における特徴を同時にコード化して出力することを特徴とするアイリス情報センサが提供される。
【００２０】
本発明のさらに別の態様によれば上記構成のアイリス情報センサを使用して複数の周波数帯における特徴を同時にコード化して出力するとともに、出力された複数の周波数帯における特徴コードを複数の予め登録した特徴コードと比較することによりアイリス識別を行うことを特徴とするアイリス識別装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、極座標状に配列された光電変換画素群を備えた極座標センサの周囲に設けられた読出し電位保持部によって光電変換画素群の各半径毎に全周分の画素の画像信号を順次一時記憶し、この画像信号を使用して簡単な回路構成によって加重移動平均を得ることができる。したがって、従来のように複雑な遅延素子を用いることなくＦＩＲフィルタと同様の処理を行なうことができ、アイリス情報センサの特徴抽出部分などの構成を大幅に簡略化することができる。これによって、アイリス情報センサの装置構成を簡略化し、集積回路チップ上の占有面積を低減し、かつ消費電力も低減することが可能になる。
【００２２】
さらに、加重移動平均を上述のような簡単な回路構成で行なうことができるから、複数の加重移動平均回路を用意し、複数の周波数帯における特徴を同時にコード化し出力する構成が容易に実現でき、これによってアイリス情報を使用した個人識別などの精度を大幅に向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態につき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わるアイリス情報センサ１０を使用したアイリス認識システムすなわちアイリス情報取得装置の全体構成を示す。同図において、このアイリス認識システムは、まず２つの広角カメラ１ａ，１ｂおよびズームカメラ７を具備する。広角カメラ１ａ，１ｂは、認識対象の人の目の画像を各ＣＣＤ２ａ，２ｂによって撮像し、撮像した信号のノイズをＣＤＳ回路３ａ，３ｂによって低減して得た画像信号をアイリス獲得コントローラ６に送出する。なお、広角カメラ１ａ，１ｂは、制御部４ａ，４ｂが生成する同期制御信号をもとに、ＣＣＤ２ａ，２ｂを駆動制御するＣＣＤドライバ５ａ，５ｂを制御するとともに、ＣＤＳ回路３ａ，３ｂの処理動作を制御している。
【００２４】
図１のシステムはまたアイリス獲得コントローラ６を具備する。アイリス獲得コントローラ６は、広角カメラ１ａ，１ｂから入力された画像信号をもとに、認識対象の人の目の３次元位置を特定し、この特定した結果を示す信号またはデータをズームカメラ７に出力する。
【００２５】
ズームカメラ７は、この３次元位置をもとに、ステアリングモータ７ｂを駆動制御してミラー８ｃを動かし、ズームカメラ７の撮像方向を人の目の方向に向ける。また、ズームカメラ７は、ズームレンズ光学系８を駆動するズーム／フォーカスモータ７ａを制御して人の目の３次元位置に合焦させるとともに、撮像対象のアイリス画像がアイリス情報センサ１０、の撮像領域に一致するようにズーム量を調整する制御を行う。ズームカメラ７内のアイリス取得部９は、センサ１０が撮像したアイリス画像とセンサとの位置誤差およびフォーカス誤差情報をアイリス獲得コントローラ６に送出する。
【００２６】
アイリス獲得コントローラ６は、上述したアイリス部の情報が得られるまで上述したカメラ系各部をサーボコントロールする。アイリス部の情報が得られると、この情報、すなわちアイリスコード、を内臓あるいは図示しないホストコンピュータが保持している予め登録されたアイリスコードと照合し、あるいはホストコンピュータに照合させる。なお、ホストコンピュータがカメラ系各部の制御を行なってもよいし、アイリス取得部９の各誤差信号によりセンサ部自身で制御を行なってもよい。
【００２７】
なお、図１の構成においては、撮像対象のアイリス画像がセンサ１０の撮像領域に一致するように撮像画像の大きさを調整するズームレンズ光学系８を備えている。しかしながら、本発明はこのようなズームレンズ光学系８を使用せず、例えば単焦点のレンズを使用してもよいことは明らかである。例えば、カメラの前面の所定位置にのぞき穴などを設け、被識別対象者にこののぞき穴からカメラのレンズ部を見るよう指示する構成、いわゆるのぞき込み方式、などでは、カメラと目との間の距離をほぼ所定値に設定することができる。したがって、このような場合はズームレンズを使用しなくとも撮像対象のアイリス画像をセンサ１０の撮像領域にほぼ一致させることができる。また、この場合はカメラに対する目の位置もほぼ所定の位置関係に規制されるので、図１における広角カメラ１ａ，１ｂなどを使用しない構成も可能である。
【００２８】
また、図１の構成においては、ミラー８ｃを動かしてズームカメラ７の撮像方向を目の方向に向けている。ただし、本発明はミラーの代わりに、ＶＡＰ（可変頂角プリズム）や撮像レンズあるいはその一部を光軸に直角方向にシフトさせることによって目の位置合わせを行なうこともできる。
【００２９】
ここで、アイリス獲得コントローラ６がアイリス取得部から受けるアイリス部の情報は、アイリス取得部９によって２値化されたアイリスコードとなっている。このアイリス取得部９の詳細構成について図２を参照して説明する。
【００３０】
図２は、図１に示すアイリス情報取得装置におけるアイリス取得部９の概略の構成を示す。同図のアイリス取得部９は、極座標状に配列された複数の光電変換画素からなる極座標センサ部１０ａを備えたアイリス情報センサ１０を備えている。極座標センサ部１０ａの各光電変換画素は、フォトダイオードで構成してもよく、ＣＣＤ撮像素子によって構成してもよく、あるいはＭＯＳ型の撮像素子その他の光電変換素子で構成してもよい。また、極座標センサ部１０ａの中心エリア１０ｂにはアイリス画像の中心と極座標センサ部の極座標の極との位置誤差を検出するための位置検出部１０ｃが配置されている。位置誤差検出部１０ｃは、例えば、前記極座標の極を中心として４分割されたフォトダイオードによって構成することができる。
【００３１】
図２の装置は、また、センサ１０の光軸上に設けられ人間の目を可視光で照明する照明用のＬＥＤ（発光ダイオード）１３を有する。なお、ＬＥＤ１３の発光面はセンサ１０の受光面と光学的に位置をずらすことにより、ＬＥＤ１３が人間の目を的確に照明できるように構成すると好都合である。なお、照明手段としてはＬＥＤ１３の他に、ＥＬ（電界発光）素子その他任意のものが使用できる。
【００３２】
図２の装置は、さらに、アイリス内径検出回路１１を有する。アイリス内径検出回路１１は、撮像したアイリス画像における半径方向の瞳とアイリスとの境界をレベル変化によって検出し、すなわちエッジ検出を行ない、その結果からアイリス画像の内径を求める。この場合、図２には図示されていないが、極座標センサ部１０ａのアイリス画像撮像用の、例えば８つのリング帯を形成する、有効画素部分のさらに内周部および外周部にはそれぞれ１周分のエッジ検出用の画素がリング状に配置されている。アイリス内径検出回路１１は内周部のエッジ検出用の画素と該画素より外側に配置された画素との間の検出信号のレベル変化によって瞳とアイリスとの境界の検出を行なう。具体的には、例えば、検出信号のレベル変化は各画素出力を１周分平均した値の差によって求めることができる。
【００３３】
図２の装置は、さらにアイリス外径検出回路１２を有し、該アイリス外径検出回路１２も同様に、撮像したアイリス画像におけるアイリスの外周縁をレベル変化によって検出し、すなわちエッジ検出を行ない、その外径を求める。すなわち、上記アイリス内径検出回路と同様に、アイリス外径検出回路１２は上述の極座標センサ部１０ａの外周部のエッジ検出用の画素と該画素より内側に配置された画素との間の検出信号のレベル変化によってエッジ検出を行なうことができる。
【００３４】
また、アイリス外径検出回路１２は、ズーム誤差信号をアイリス獲得コントローラ６に出力する。なお、アイリス内径検出回路１１は、前述のようにアイリスの内径を検出するが、この検出した内径とセンサ１０の内周縁とのずれ、すなわち瞳径誤差信号を生成し、アイリス獲得コントローラ６に送出する。
【００３５】
アイリス獲得コントローラ６は、この瞳径誤差信号がなくなるようにＬＥＤ１３の明るさを制御する。すなわち、瞳径が極座標センサ部１０ａの内周縁よりも大きい場合には、ＬＥＤ１３の明るさを増し、瞳径が極座標センサ部１０ａの内周縁よりも小さい場合にはＬＥＤ１３の明るさを減じる制御を行なう。具体的には、例えば、内周側のエッジ検出用の画素の出力と該画素の外側の有効画素の出力との差が最大になるようＬＥＤ１３の明るさを制御するサーボ動作を行なう。
【００３６】
これにより、瞳径は、常に極座標センサ部１０ａの内周縁に一致し、また、ステアリング誤差信号、ズーム誤差信号などによって、極座標センサ部１０ａの外周縁はアイリスの外径に一致するため、撮像対象のアイリス部は、極座標センサ部１０ａ上の画素配列パターンに常に一致して撮像されることになる。
【００３７】
したがって、極座標センサ部１０ａの各画素の半径方向幅を必要な分解能例えば８等分に分割しておけばよく、このような極座標センサ部１０ａを有するセンサ１０からの撮像信号を用いてそのままアイリスコードを生成することができる。
【００３８】
センサ１０からの撮像信号はハイパスフィルタ１４に送られる。ハイパスフィルタ１４によって撮像信号の高域成分レベルを取り出し、フォーカス制御信号として出力する。上述のようなステアリング誤差信号、ズーム誤差信号、およびフォーカス制御信号は、それぞれ前述のアイリス獲得コントローラ６に送られる。アイリス獲得コントローラ６は、上述したようにズームカメラ内のステアリングモータ７ｂおよびズーム／フォーカスモータ７ａを制御することによって撮像対象のアイリスを極座標センサ部１０ａの中心に一致させると共に、アイリスの外径を極座標センサ部１０ａの外周縁に一致させ、かつ合焦処理を行なわせる。
【００３９】
タイミングジェネレータ１８は、センサ１０のドライバ１９を駆動させ、各リング毎にθ方向（回転方向）に画素信号を出力させる走査を行なう。前述のフィードバック処理による微調整を行なうことによって適正な撮像が可能な状態になると、各画素からの読出し出力信号は、後に詳細に説明するように、読出し電位保持部を介して加重移動平均回路１５に送られる。加重移動平均回路１５は、送られた画素出力信号の変化点、すなわちアイリスパターンのθ方向の変化を抽出する。さらに、２値化回路１６は、抽出された信号に対して、内在するコンパレータによって２値化処理を行なったアイリスコードを生成する。そして、このアイリスコードはラッチ回路１７を介してアイリス獲得コントローラ６に送られる。アイリス獲得コントローラ６は、上述したように各リング帯のアイリスコードと、ホストコンピュータに予め登録されたアイリスコードとの比較を行ない、個人認証を行なう。なお、アイリスコードはセキュリティ確保のために暗号化または符号化して各回路装置間を伝送することが好ましい。
【００４０】
なお、上述の方法によれば、センサ１０として半径方向の画素数が多いものを使用して各リング帯に分割する必要がなく、しかもアイリスの中心が決定されているので、アイリス画像を予め登録しておくことにより、非常に簡単なパターンマッチングによって認証処理を行なうことができる。すなわち、アイリスの内径と外径とが既知であるので、アイリスの中心で回転することのみによってパターンマッチングを行なうことができ、比較速度を格段に向上させることができる。
【００４１】
図３は図２のアイリス情報センサ１０の出力から加重移動平均回路１５および２値化回路１６に至る部分の詳細な構成例を示す。図３の回路部分は、図示しない極座標センサ部１０ａの各画素からの読出し信号Ｓｏｕｔｎ＋１，Ｓｏｕｔｎ，Ｓｏｕｔｎ−１，・・・などを受ける読出し電位保持部３１と、円周方向シフタ３３と、スイッチ回路３５と、加重平均回路３７と、比較器３９などによって構成される。
【００４２】
極座標センサ部１０ａは、例えばフォトダイオード（ＰＤ）などの光電変換画素を極座標状に配列したものである。光電変換画素は、例えば、極座標の極から所定半径の中心エリアを除き、該中心エリアの周囲に８つの半径位置（リング帯）に沿って円周方向に配置されたものが使用される。各リング帯における円周方向の画素の数は等しく、例えば２５６とされる。
【００４３】
図３の読出し電位保持部３１に入力される各画素からの読出し信号Ｓｏｕｔｎなどは、上記極座標センサ部１０ａの円周方向の１つの画素からの読出し信号に対応する。
【００４４】
なお、読出し電位保持部３１は、例えば、上述の極座標センサ部１０ａの外周部に配置される。また、円周方向シフタ３３は、例えば、読出し電位保持部３１のさらに外周部に配置される。
【００４５】
さらに、円周方向シフタ３３のさらに外周部には、所定数の読出しラインＳｉＧｏｕｔ−４，・・・，ＳｉＧｏｕｔ，・・・，ＳｉＧｏｕｔ＋４がそれぞれ同心円上に配置される。この読出しラインの数は、加重平均回路３７の入力数に対応しており、図３では９本となっている。したがって、加重平均回路３７の入力数も９個すなわち９タップ、の例が示されている。なお、読出しラインの数および加重平均回路３７の入力数は９個に限られるものではなく、より多いまたはより少ない数とすることができる。また、これらの数は本実施例のように奇数であってもよく、あるいは偶数であってもよい。
【００４６】
読出し電位保持部３１は、このような円周方向の各々の１つの画素からの信号に対応して、負荷トランジスタと、スライストランジスタ（ＳＴｒ）と、ホールドトランジスタ（ＨＴｒ）と、２つのキャパシタＣｌ，Ｃｈとを有し、これらは図示の如く接続されている。
【００４７】
極座標センサ部１０ａから、各半径位置、すなわちリング帯、毎に１周分の画素からの読出し信号（・・・，Ｓｏｕｔｎ−１，Ｓｏｕｔｎ，Ｓｏｕｔｎ＋１，・・・）が読出し電位保持部３１に送られ、同時に記憶される。なお、負荷トランジスタは、各画素の負荷回路を構成するものである。
【００４８】
次に、読出し電位保持部の動作を概略的に説明する。説明を簡単にするために、スライストランジスタＳＴｒの電源電圧を２ボルト、ホールドトランジスタＨＴｒの電源電圧を２．５ボルトとし、各キャパシタＣｌおよびＣｈの容量が同じ値であるとする。
【００４９】
（１）まず、ラインＸｆｅｒに２．５ボルトの電位を与えた状態で、スライスライン（Ｓｌｉｃｅ）およびホールドライン（Ｈｏｌｄ）に正の電圧、例えば３．３ボルト、を加えて、スライスおよびホールド両トランジスタをオンとする。これによって、キャパシタＣｌ，Ｃｈをそれぞれ充電する（それぞれ、−０．５ボルトおよび＋２．５ボルト）。
【００５０】
（２）次に、Ｘｆｅｒラインに、負電圧方向のパルス、例えば２．５ボルトから０ボルトに至るパルス、を加え、画素に蓄積された光電位（Ｖｓ）をサンプリングする。これによって、キャパシタＣｈの電荷が電位Ｖｓに応じた量だけキャパシタＣｌに移動する。
【００５１】
（３）ホールドトランジスタＨＴｒをオンとしてキャパシタＣｈだけ再度充電する。同時に、画素にリセット（ＲＳ）をかけ、光電荷を消去する。
【００５２】
（４）再び、Ｘｆｅｒラインに負のパルスを加え、画素の初期電位（Ｖｎ）をサンプリングする。これによって、前記（２）で述べたのと同じように、キャパシタＣｈの電荷がキャパシタＣｌに移動するが、既にキャパシタＣｌにはＶｓの電荷がたまっているので、Ｖｎ−Ｖｓに比例した電荷がキャパシタＣｈからキャパシタＣｌに移動する。
【００５３】
（５）以上の動作から、読出し電位保持部３１の出力（Ｖｏｕｔｎ）には、ホールドトランジスタ（ＨＴｒ）の電源電圧である２．５ボルトをオフセットとして次式で与えられるノイズキャンセルされた電位が出力される。
［数１］
Ｖｏｕｔ＝（オフセット電位）−（Ｖｎ−Ｖｓ）・Ｃｌ／Ｃｈ
すなわち、読出し電位保持部３１は、２つの容量ＣｌおよびＣｈなどを使用することにより、各画素のノイズ、すなわち初期電位、を打ち消した画素出力を提供する。
【００５４】
このようにして、読出し電位保持部３１は、極座標センサ部１０ａの１つのリング帯からの１周分の画素の読出し電位を保持し、次に述べるスイッチ回路３５などに提供する。
【００５５】
スイッチ回路３５は、円周方向シフタ３３から提供される選択信号・・・，Ｓｅｌｎ＋６，・・・，Ｓｅｌｎ，・・・，Ｓｅｌｎ−５，・・・によって選択的にオンとされ、読出し電位保持部の複数画素の出力信号Ｖｏｕｔｎなどを読出しラインＳｉＧｏｕｔなどに順次並列に入力する。
【００５６】
なお、円周方向シフタ３３は、例えば複数組のインバータと伝送ゲート回路を順次円周方向に直列接続して形成され、スレイブクロック信号（ＳＣＬ）およびマスタクロック信号（ＭＣＬ）によって、例えば“１”に対応する信号を順次円周方向に沿ってシフトする。これによって、各選択信号・・・，Ｓｅｌｎ＋６，・・・，Ｓｅｌｎ，・・・，Ｓｅｌｎ−５，・・・などが順次アクティブにされる。すなわち、これらの選択信号の内１つだけが順次アクティブになる。
【００５７】
例えば、選択信号Ｓｅｌｎがアクティブ（すなわち、“１”）になると、例えば読出し電位保持部３１の出力Ｖｏｕｔｎがスイッチ回路３５の出力ｂ０に転送され、読出し電位保持部３１の出力Ｖｏｕｔｎ−１がスイッチ回路３１の出力ｂ−１に提供され、読出し電位保持部３１の出力Ｖｏｕｔｎ＋１がスイッチ回路３５の出力ｂ＋１に提供される。このようにして、９本の読出しラインには、読出し電位保持部３１から連続する９個の画素の出力が一度に転送され、各読出しラインから９個の出力ｂ＋４，ｂ＋３，・・・，ｂ０，・・・，ｂ−４を介して加重平均回路３７に転送される。
【００５８】
円周方向シフタ３３でデータ“１”が１ビットシフトされると、スイッチ回路３５の９個の出力には、前の９個の画素から１ビットシフトした９個の画素からの読出し信号が転送される。このようにして、１周分の画素につき９個の画素からの読出し信号が順次転送される。１周分の画素の読出しが終わると、次のリング帯の読出しが行なわれる。
【００５９】
加重平均回路３７は、上述の、例えば９本の読出しラインからの出力信号を受け、それぞれバッファアンプを介して重み付け用の抵抗Ｒ４，Ｒ３，・・・，Ｒ０，・・・，Ｒ４で重み付けした後加算し加重平均出力を生成する。この加重平均出力は比較器３９の一方の入力に提供される。比較器３９の他方の入力には注目画素、例えばスイッチ回路３５の出力ｂ０からの信号をバッファアンプおよび重み付け用抵抗Ｒを介して入力される。なお、注目画素は、通常９個の読出しラインの内の中心画素の信号を使うが、これらの９個の信号の内の他のものを使用してもよい。また、これら９個の信号以外のものを使用してもよい。
【００６０】
すなわち、図３の構成では、読出し電位保持部３１に全周分の読み取り電位が記憶されているので、各読出しライン、例えばＳｉＧｏｕｔ、の両端に前と後ろのデータが既に存在する。したがって、それらのデータを上述のように単に加重抵抗Ｒ４，Ｒ３，・・・，Ｒ０，・・・，Ｒ４を介して加算するだけで、各抵抗値に反比例した加重平均値が自動的に得られる。したがって、この加重平均値を比較器３９の一方の入力に供給し、他方の入力に中心データを入れるだけでアイリス画像の特徴抽出および２値化が行なわれる。これによって、比較器３９から特徴コード、すなわちアイリスコードが出力できる。これによって、複雑な遅延素子を用いることなく、ＦＩＲフィルタと同様の処理を行なうことができる。
【００６１】
このような構成において、タップ数（ｋ）と抽出周波数（ｆｔ：空間角周波数）との関係は、例えば全ての重みが等しい場合には、単なる平均値フィルタとなり、次式で示されるようになる。
［数２］
ｆｔ＝ｍ・ｆｓ／ｋ
ただし、ｆｓはサンプリング周波数であり、ｍは整数であり、ｆｔ＜ｆｓ／２である。
【００６２】
サンプリング周波数ｆｓは円周方向の画素数をｎとすれば次のようになる。
［数３］
ｆｓ＝２πｎ  ［ｒａｄ／ｓｅｃ］
【００６３】
したがって、ｆｓの値を数式２に代入すると、抽出周波数ｆｔは次式で表わされる。
［数４］
ｆｔ＝ｍ・２πｎ／ｋ
すなわち、抽出周波数ｆｔは円周方向の画素数（ｎ）のタップ数（ｋ）分の１を基本周波数とし、その整数倍の高調波成分となる。
【００６４】
図４は、等加重平均フィルタ、すなわち単純平均フィルタ、の特性例を示す。同図において、横軸は周波数（ｆ）を示し、縦軸は利得（Ｇａｉｎ）を示している。したがって、このような等加重平均フィルタの出力と中心レベルを比較すると、すなわち両者の差を求めると、図４の特徴抽出フィルタ特性例で示されるような、その周波数成分を特に抽出したハイパス・フィルタ特性が得られる。
【００６５】
上述のようなアイリス情報の特徴抽出に加重移動平均比較法を用いると、ＦＩＲフィルタと同様の処理が行なわれ、アイリス画像の特徴抽出および２値化を行なってアイリスコードを得ることができる。
【００６６】
この場合、タップ数を変え加重の比率を調整することで、抽出する周波数帯域を種々の周波数特性に変更することができる。したがって、本発明の別の実施形態として、図３に示されるような加重平均回路３７および比較器３９の組み合わせを複数種類設けた構成が可能である。
【００６７】
例えば、図３に示す構成では、９本の読出しラインＳｉＧｏｕｔ−４，・・・，ＳｉＧｏｕｔ，・・・，ＳｉＧｏｕｔ＋４が設けられ、これらの読出しラインに対して加重平均回路３７は９個の入力数を有するもの、すなわち９タップとされている。
【００６８】
したがって、一例として、前記読出しラインは９本としておき、前記９タップの加重平均回路３７の他に、前記９本の読出しラインの内の例えば７本の読出しラインからの信号を入力する７タップの加重平均回路と、９本の読出しラインの内の例えば３本の読出しラインからの信号を入力する３タップの加重平均回路などを設ける。なお、加重移動平均回路は、図３から明らかなように、抵抗をつなぎ合わせ比較器に入れるだけの簡単な構成であるから、このように複数の加重平均回路などを設けても回路構成はそれ程複雑にはならない。
【００６９】
これによって、複数の周波数帯における特徴情報を同時にコード化し出力することができる。そして、比較対象のアイリスコードも予め同じ数だけ記憶しておき、両者を比較するようにすれば、特徴コード量は増えるがアイリスの識別精度を大幅に向上させることができる。例えば、タップ数が多い加重移動平均回路はアイリス画像のピントが多少ずれても特徴抽出データに急激な変動はなく、これに対しタップ数の少ない加重移動平均回路はアイリス画像のピントに敏感に反応し変化する。したがって、種々のタップ数の加重移動平均回路を組み合わせてアイリス識別を行なうことにより、種々の条件でアイリス識別を高精度で行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明はＡＴＭのような高い信頼性と高い利便性とを備えて個人識別を高精度で行なう必要がある装置に適用可能であり、そのような装置におけるアイリス情報取得装置およびアイリス識別装置などの識別精度を装置構成を複雑化することなく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係わるアイリス情報センサを用いたアイリス情報取得装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアイリス情報取得装置におけるアイリス取得部の概略の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わるアイリス情報センサのデータ読出し部分の概略の構成を示す部分的回路図である。
【図４】図３のアイリス情報センサの移動加重平均回路の特性などを説明するためのグラフである。
【図５】従来のＦＩＲフィルタを用いた特徴抽出回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ，１ｂ  広角カメラ
６  アイリス獲得コントローラ
７  ズームカメラ
７ａ  ズーム／フォーカスモータ
７ｂ  ステアリングモータ
８  ズームレンズ光学系
１０  アイリス情報センサ
１０ａ  極座標センサ部
１０ｂ  中心エリア
１０ｃ  位置誤差検出用ＰＤセンサ
１１  アイリス内径検出回路
１２  アイリス外径検出回路
１３  発光ダイオード
１４  ハイパスフィルタ
１５  加重移動平均回路
１６  ２値化回路
１７  ラッチ回路
１８  タイミングジェネレータ
１９  ドライバ
３１  読出し電位保持部
３３  円周方向シフタ
３５  スイッチ回路
３７  加重平均回路
３９  比較器
【図１】
2006146343.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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